CN205248914U - 高压直流输送电线路的带电监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高压直流输送电线路的带电监测系统，包括电源装置、无功补偿装置、监测保护装置和隔离装置，其特征在于：电源装置包括10KV/35KV升压变压器、35KV断路器和35KV隔离变压器，电源装置的输入端连接10KV系统、输出端连接隔离装置的输入端；无功补偿装置设置在电源装置的35KV母线上，形成对空载线路的容性无功补偿结构；监测保护装置具有若干个检测信号输入端和至少一个控制输出端，监测保护装置的检测信号输入端连接高压直流输送电线路的沿线设备，形成对线路故障的检测及定位结构，监测保护装置的控制信号输出端连接隔离装置的控制信号输入端，形成高压直流输送电线路的沿线设备的故障跳闸控制结构。本实用新型具有节省人力的投入，有效防止线路设施被偷盗，检修和维护方便等有益效果。

Description

高压直流输送电线路的带电监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种高压直流输送电线路的带电监测系统。属于直流工程高压线路监测设备技术领域。

背景技术

直流工程通常应用于长距离、大功率的输电情况，在国内多见于将我国西部电源中心如大型水电站或大型煤炭能源基地电厂的电能直接送到东部能源消费中心。当电源中心电能处于低谷时，如水电站处于枯水期或少水期时，直流换流站可能处于送电周期中的休整期停止供电。如即将建设的中亚多国直流联网工程，直流换流站在全年丰水期工作5个月，枯水期休整7个月不送电。在休整期内，线路停电，系统停止运行，但仍需要对线路进行维护、监测和管理。由于线路分布比较大，对线路维护、监测和管理工作比较困难，且很难实时监测。此外当线路不带电时，线路设施和设备可能会遭到偷盗。

现有技术中，直流工程线路均没有带电防盗设计，线路的运维通常靠运行单位的工作人员定期巡线，检查每基杆塔和导线。日常维护通常依靠雇佣当地居民作为兼职巡线员拍照检查和报告。这种巡检工作虽然有效，但仍然存在以下问题：

(1)巡检需要大量的人力成本和时间，且只能做定期检查，有问题不能保证第一时间在现场解决，不能确保线路每时都完好无故障和断线等。

(2)兼职巡线员通常为非专业人士，对于线路发生的问题没有很高的警惕性，也可能存在汇报不及时，不准确等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的，是为了解决直流工程在休整期间线路维护、监测和管理困难，线路设施和设备容易遭到偷窃的问题，提供一种高压直流输送电线路的带电监测系统。

本实用新型的目的可通过以下的技术方案达到：

高压直流输送电线路的带电监测系统，包括电源装置、无功补偿装置、监测保护装置和隔离装置，其结构特点在于：电源装置包括10KV/35KV升压变压器、35KV断路器和35KV隔离变压器，电源装置的输入端连接10KV系统、输出端连接隔离装置的输入端；无功补偿装置设置在电源装置的35KV母线上，形成对空载线路的容性无功补偿结构；监测保护装置具有若干个检测信号输入端和至少一个控制输出端，监测保护装置的检测信号输入端连接高压直流输送电线路的沿线设备，即通过所述检测信号输入端监视高压直流输送电线路的沿线设备、形成对线路故障的检测及定位结构，监测保护装置的控制信号输出端连接隔离装置的控制信号输入端，隔离装置的信号输出端连接在500KV/800KV线路上，形成高压直流输送电线路的沿线设备的故障跳闸控制结构，以对监测防盗系统设备进行保护。

本实用新型的目的之二可通过以下的技术方案达到：

进一步地，电源装置包括10kV开关柜、10kV断路器、10kV电流互感器、35kV开关柜、10kV/35kV变压器、35kV断路器、35kV隔离开关和35kV隔离变压器；隔离装置包括35kV电流互感器、35kV断路器、35kV隔离开关、中性线隔离开关和高压隔离开关；无功补偿装置包括35kV隔离开关、35kV断路器和35kV补偿电抗器；监测保护装置包括二次电缆、线路测量保结构、故障测距结构和电流测量结构；高压直流输电线通过高压隔离开关连接隔离系统35kV电缆，换流站接地极出线通过中性线隔离开关连接隔离系统35kV电缆；监测保护系统通过二次电缆接入隔离系统35kV电流互感器；变电站用10kV系统电源经10kV/35kV变压器升压接入电源系统，电源系统35kV隔离变压器出线接隔离系统；无功补偿系统经35kV母线接入电源系统。

进一步地，所述电流测量结构安装在高压直流输电线上，起到监控线路的作用；监测保护系统具备故障测距结构和线路保护结构，通过电流测量装置测得的故障电流数据触发线路保护结构实现输送电线路保护。

进一步地，所述故障测距功能被故障电流数据触发后，根据故障电流数据计算出故障发生点的位置；所述线路保护功能被故障电流数据触发后，自动控制隔离系统的35KV断路器，断开电源系统与隔离系统的相关连接。

进一步地，隔离系统的高压隔离开关靠近直流工程高压输电线出线设置；中性线隔离开关靠近接地极出线设置。

进一步地，所述无功补偿系统为线路空载运行造成35kV隔离变压器回路的容性无功进行无功补偿，补偿容量通过计算得到，每100km线路补充容量约200kVar。

本实用新型具有如下突出的有益效果：

1、本实用新型通过建立一个停运时的线路带电监测系统，通过停运时在原输送电线路上加载35kV电压，使输送电线路在停运期间仍然带电运行，以使所述输送电线路可以起到防盗作用，并使加载交流电压后系统能够稳定空载运行；当输送电线路发生故障或事故时，一方面通过故障测距系统对输送电线路的电压、电流的测量数据进行分析做故障定位；另一方面启动输送电线路的保护跳闸系统，跳开线路，以实现对输送电线路保护；因此，能够解决直流工程在休整期间线路维护、监测和管理困难，线路设施和设备容易遭到偷窃的问题，具有对线路实现实时监测，发生事故或故障时能够及时发现并定位，获得稳定更加可靠监测信息，节省人力的投入，有效防止线路设施被偷盗，检修和维护方便，管理效率高等有益效果。

2、本实用新型涉及的高压直流输送电线路的带电监测系统，能够实现远程投退，更加安全可靠；系统可用于双端或多端直流系统，适用范围广，安全可靠。独特的设备布置格局，充分利用变电站有限的空间，合理的布置设备和配线，在充分考虑安全性的同时，增设多个设备而不显拥挤。

附图说明

图1为本实用新型无功补偿系统和电源系统的接线图。

图2为隔离系统和监测保护系统的接线图。

具体实施方式

具体实施例1

参照图1、图2，本实施例包括电源装置101、无功补偿装置102、监测保护装置103和隔离装置104，电源装置101包括10KV/35KV升压变压器、35KV断路器和35KV隔离变压器，电源装置101的输入端连接10KV系统、输出端连接隔离装置104的输入端；无功补偿装置102设置在电源装置101的35KV母线上，形成对空载线路的容性无功补偿结构；监测保护装置103具有若干个检测信号输入端和至少一个控制输出端，监测保护装置103的检测信号输入端连接高压直流输送电线路的沿线设备，即通过所述检测信号输入端监视高压直流输送电线路的沿线设备、形成对线路故障的检测及定位结构，监测保护装置103的控制信号输出端连接隔离装置104的控制信号输入端，隔离装置104的信号输出端连接在500KV/800KV线路上，形成高压直流输送电线路的沿线设备的故障跳闸控制结构，以对监测防盗系统设备进行保护。

本实施例中：

电源装置101包括10kV开关柜1、10kV断路器2、10kV电流互感器3、35kV开关柜4、10kV/35kV变压器6、35kV断路器7、35kV隔离开关8和35kV隔离变压器9；隔离装置104包括35kV电流互感器10、35kV断路器7、35kV隔离开关8、中性线隔离开关11和高压隔离开关12；无功补偿装置102包括35kV隔离开关8、35kV断路器7和35kV补偿电抗器13；监测保护装置103包括二次电缆14、线路测量保结构15、故障测距结构16和电流测量结构17；高压直流输电线通过高压隔离开关12连接隔离系统35kV电缆5，换流站接地极出线通过中性线隔离开关11连接隔离系统35kV电缆5；监测保护系统4通过二次电缆14接入隔离系统35kV电流互感器10；变电站用10kV系统电源经10kV/35kV变压器6升压接入电源系统1，电源系统135kV隔离变压器9出线接隔离系统2；无功补偿系统3经35kV母线19接入电源系统1。

所述电流测量结构17安装在高压直流输电线上，起到监控线路的作用；监测保护系统103具备故障测距结构和线路保护结构，通过电流测量装置17测得的故障电流数据触发线路保护结构实现输送电线路保护。

所述故障测距功能被故障电流数据触发后，根据故障电流数据计算出故障发生点的位置；所述线路保护功能被故障电流数据触发后，自动控制隔离系统(104)的35KV断路器7，断开电源系统101与隔离系统104的相关连接。

由于本实用新型涉及的设备较多，变电站站所空间有限，合理的布置方法，对设备运行的安全性和管理的便捷性具有较大影响，为达到各设备之间布置简洁而又安全运行的目的，本实用新型在变电站站所的布置如下：

隔离系统104的高压隔离开关12靠近直流工程高压输电线出线设置；中性线隔离开关11靠近接地极出线设置。

所述无功补偿系统102为线路空载运行造成35kV隔离变压器9回路的容性无功进行无功补偿，补偿容量通过计算得到，每100km线路补充容量约200kVar。

35kV断路器7、35kV隔离开关8和35kV电流互感器10装在35kV开关柜4内；10kV断路器2、10kV电流互感器3装在10kV开关柜1内；35kV开关柜4和10kV开关柜1设置在变电站用电室内。

35kV补偿电抗器13、10kV/35kV变压器6、35kV隔离变压器9半户外布置在站用电室旁边，通过电缆与户内设备连接，35kV电缆5及其他二次电缆14在电缆沟内敷设。

隔离系统104的高压隔离开关12靠近直流工程高压输电线出线设置；中性线隔离开关11靠近接地极出线设置。

线路测量保护装置15和故障测距装置16装在屏柜18内，屏柜18布置在主控楼控制室，便于管理员对系统的监视管理，线路发生故障时能及时发现并处理。

本实用新型的布置方式充分考虑了设备运行安全性和使用的便捷性，在不占用过多变电站站所空间的同时能够保证各设备能够适应运行的环境，有序的布置方法，使得变电站工作者更容易熟悉设备，便于对系统的管理和维护。

参照图1，电源系统10135kV电压由变电站用10kV系统经10/35kV变压器升压得到，电源系统10135kV电压经隔离变压器安全输出，隔离变压器出线对应接入隔离系统104。

参照图2，隔离系统10435kV电流互感器10、35kV断路器7、35kV隔离开关8和35kV单芯电缆依次串接，直流工程高压输电线通过高压隔离开关12与隔离系统10435kV单芯电缆连接，接地极出线通过中性线隔离开关11与35kV单芯电缆连接。

由于35kV电压在直流工程高压输电线中空载运行，隔离变压器回路会产生荣性无功，为补偿隔离变压器回路的容性无功，本实用新型配置了无功补偿系统102。参照图1，所述无功补偿系统102中补偿电抗器为容性无功补偿装置，经35kV母线19接入电源系统101，其补偿容量通过计算得到，每100km线路补充容量约200kvar。

参照图2，监测保护系统103的线路测量保护装置15和故障测距装置16通过二次电缆14接入隔离系统104的35kV电流互感器10，而电流测量装置17安装在直流工程高压输电线侧，起到监控线路的作用。本系统投入运行后，若线路发生故障，电流测量装置17将测得的故障电流数据传送到监测保护系统103，监测保护系统103的故障测距装置16根据收到的故障电流数据计算出故障发生点的位置；而线路测量保护装置15则被故障电流数据触发，自动控制隔离系统104的35kV断路器7，实现故障跳闸，断开电源系统101与隔离系统104的相关连接，对监测系统各设备进行隔离保护，从而确保系统设备的安全运行。

本实施例对高压直流输送电线路的带电监测方法，其特征在于：

1)建立一个停运时的线路带电监测系统，通过停运时在原输送电线路上加载35kV电压，使输送电线路在停运期间仍然带电运行，以使所述输送电线路可以起到防盗作用，并使加载交流电压后系统能够稳定空载运行；

2)当输送电线路发生故障或事故时，一方面通过故障测距系统对输送电线路的电压、电流的测量数据进行分析做故障定位；另一方面启动输送电线路的保护跳闸系统，跳开线路，以实现对输送电线路保护。

3)输送电线路停运时，利用换流站内交流站用电源对输送电线路的正极、负极、接地充电。

进一步地，在停运期间，输送电线路保持空载带电运行；双端直流系统单侧充电，多端及其他则按照线路分段进行充电；为了实现防止线路杆塔或导线遭到偷盗，需要在休整期内线路保持带电但无负荷。接地极线路同样需要带电。

进一步地，利用输送电线路的侧装电流测量装置，将电流测量值送到后台，接保护跳闸系统和故障测距系统。

进一步地，利用换流站的站用电连接线路系统进行远程控制和自动投退；系统能够实现远方控制，实现从正常送电到带电防盗模式的切换。

需要说明的是，本实用新型投入运行后，应用于直流工程停运期间，线路停电后，换流站接地开关完成对线路侧放电后退出接地运行，断开接地极线路的接地极侧隔离开关，启动本系统，通过电源系统101实现对线路单侧充35kV交流电，实现对线路设备、设施的带电防盗功能，隔离系统104实现了系统的远程退投，无需人工改接导线或切换；且本系统还可以应用于多端或其他线路系统，多端及其他线路系统则按照线路分段进行充电。

上面结合附图和具体实施例对本实用新型的优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，以等同替换或改变等不脱离本实用新型宗旨作出的各种变化，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.高压直流输送电线路的带电监测系统，包括电源装置(101)、无功补偿装置(102)、监测保护装置(103)和隔离装置(104)，其特征在于：电源装置(101)包括10KV/35KV升压变压器、35KV断路器和35KV隔离变压器，电源装置(101)的输入端连接10KV系统、输出端连接隔离装置(104)的输入端；无功补偿装置(102)设置在电源装置(101)的35KV母线上，形成对空载线路的容性无功补偿结构；监测保护装置(103)具有若干个检测信号输入端和至少一个控制输出端，监测保护装置(103)的检测信号输入端连接高压直流输送电线路的沿线设备，即通过所述检测信号输入端监视高压直流输送电线路的沿线设备、形成对线路故障的检测及定位结构，监测保护装置(103)的控制信号输出端连接隔离装置(104)的控制信号输入端，隔离装置(104)的信号输出端连接在500KV/800KV线路上，形成高压直流输送电线路的沿线设备的故障跳闸控制结构，以对监测防盗系统设备进行保护。

2.根据权利要求1所述的高压直流输送电线路的带电监测系统，其特征在于：电源装置(101)包括10kV开关柜(1)、10kV断路器(2)、10kV电流互感器(3)、35kV开关柜(4)、10kV/35kV变压器(6)、35kV断路器(7)、35kV隔离开关(8)和35kV隔离变压器(9)；隔离装置(104)包括35kV电流互感器(10)、35kV断路器(7)、35kV隔离开关(8)、中性线隔离开关(11)和高压隔离开关(12)；无功补偿装置(102)包括35kV隔离开关(8)、35kV断路器(7)和35kV补偿电抗器(13)；监测保护装置(103)包括二次电缆(14)、线路测量保结构(15)、故障测距结构(16)和电流测量结构(17)；高压直流输电线通过高压隔离开关(12)连接隔离系统35kV电缆(5)，换流站接地极出线通过中性线隔离开关(11)连接隔离系统35kV电缆(5)；监测保护系统(4)通过二次电缆(14)接入隔离系统35kV电流互感器(10)；变电站用10kV系统电源经10kV/35kV变压器(6)升压接入电源系统(1)，电源系统(1)35kV隔离变压器(9)出线接隔离系统(2)；无功补偿系统(3)经35kV母线(19)接入电源系统(1)。

3.根据权利要求2所述的高压直流输送电线路的带电监测系统，其特征在于：所述电流测量结构(17)安装在高压直流输电线上，起到监控线路的作用；监测保护系统(103)具备故障测距结构和线路保护结构，通过电流测量装置(17)测得的故障电流数据触发线路保护结构实现输送电线路保护。

4.根据权利要求3所述的高压直流输送电线路的带电监测系统，其特征在于：所述故障测距功能被故障电流数据触发后，根据故障电流数据计算出故障发生点的位置；所述线路保护功能被故障电流数据触发后，自动控制隔离系统(104)的35KV断路器(7)，断开电源系统(101)与隔离系统(104)的相关连接。

5.根据权利要求2所述的高压直流输送电线路的带电监测系统，其特征在于：隔离系统(104)的高压隔离开关(12)靠近直流工程高压输电线出线设置；中性线隔离开关(11)靠近接地极出线设置。

6.根据权利要求2所述的高压直流输送电线路的带电监测系统，其特征在于：所述无功补偿系统(102)为线路空载运行造成35kV隔离变压器(9)回路的容性无功进行无功补偿，补偿容量通过计算得到，每100km线路补充容量约200kVar。